Sm-TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土钐掺杂的纳米TiO_2光催化剂(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Sm-TiO_2样品进行表征和分析,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm的替代掺杂引起的晶格畸变促进了金红石相的形成,但晶界及表面的Sm物种抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,细化了晶粒。适量的Sm掺杂使TiO_2的吸收光谱阈值红移,有效降低了光生电子-空穴对复合率,提高了TiO_2光催化活性。当pH值=2、掺杂量n(Sm)∶n(Ti)=0.006、热处理温度为500℃时,Sm-TiO_2样品在普通日光灯下光催化降解MB的活性最高,其一级表观速率常数较相同条件下纯TiO_2提高了约4倍。     

煅烧温度对溶胶-微波法制备Pr掺杂纳米TiO_2及其光学性能的影响

以钛酸丁酯和硝酸镨为原料,采用溶胶-微波法合成纳米Pr-TiO_2。采用X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱和紫外-可见光等手段研究了煅烧温度对其晶体结构、表观形貌及光学性能的影响。结果表明:镨的掺杂对纳米TiO_2的形貌及光催化性能有显著影响。镨的掺杂抑制了晶粒的生长,抑制了晶型由锐钛矿相向金红石相的转变。随着煅烧温度的增加,纳米TiO_2团聚加剧,比表面积降低,锐钛矿相逐渐向金红石相转变,并且光催化过程中产生的活性羟基量逐渐减少,光催化活性逐渐降低,其中当煅烧温度为500℃时所合成的纳米Pr-TiO_2的光催化效果最优。Pr掺杂TiO_2提高了可见光的利用率并且红移了50nm。     

退火对TiO_2磁控溅射薄膜结构和光催化活性的影响

采用磁控反应溅射制备了纯TiO_2薄膜和Fe掺杂的TiO_2薄膜,研究了退火对2种TiO_2薄膜结构和光催化活性的影响.退火前TiO_2薄膜与基体结合良好,退火后薄膜发生了开裂,薄膜与基体的结合变差.TiO_2薄膜在700℃以下退火后仍保持着锐钛矿型晶体结构,但衍射峰的强度有明显的增强,说明组成薄膜的晶粒在退火过程中长大;当退火温度高于800℃时,发生了从锐钛矿向金红石型的转变.退火后TiO_2薄膜的紫外可见光透射率有较大辐度的下降;甲基橙溶液的光催化降解速率随着退火温度升高而下降.     

掺杂Li~+纳米TiO_2光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备不同掺Li~+量的纳米TiO_2,并通过X射线衍射、紫外可见分光光度计等手段对催化剂进行表征。结果表明,Li~+掺杂促进TiO_2锐钛矿向金红石相的转变,抑制TiO_2晶粒的生长,使金红石相TiO_2吸收带边发生红移。以甲基橙溶液为目标降解物,考察掺Li~+量、焙烧温度、催化剂用量等因素对TiO_2光催化活性的影响。实验表明,Li~+掺杂的摩尔分数为4%,煅烧温度为500℃,催化剂用量为1.0g/L,经300W紫外灯照射30min,甲基橙溶液降解率可达99.25%,动力学降解速率常数为纯TiO_2的1.8倍。     

用溶胶-凝胶法制备的纳米 TiO_2粉末的结构

本文采用溶胶-凝胶法制备出纳米 TiO_(2)粉末,并通过热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)、X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等实验手段研究了其微观结构及形貌随着热处理温度(T_a)变化的规律。当热处理温度低于500℃时,TiO_2粉末的平均晶粒和颗粒尺寸均小于20nm,所有晶粒均为锐钛矿结构。当热处理温度高于550℃时,TiO_2颗粒及晶粒迅速长大,并且样品中开始出现金红石结构的TiO_2晶粒。当热处理温度高于800℃时,样品中所有晶粒均为金红石结构。     

镧铈混合掺杂氧化钛纳米粉体晶型转变的研究

采用溶胶-凝胶法,在不同的热处理温度下制备了稀土镧铈掺杂的不同晶型的TiO2纳米粉体。用X射线衍射仪,透射电子显微镜对所制备的TiO2纳米粉体进行表征,分析在不同热处理温度下制备的TiO2纳米粉体的晶粒尺寸及晶相组成,研究热处理温度对晶型转变的影响。研究表明:与未掺杂的TiO2晶型转变温度650℃相比较,稀土镧铈混合掺杂大大的抑制了TiO2锐钛矿向金红石晶相的转变,且在800℃煅烧温度以下,平均晶粒在15nm之内;当达到晶相转变温度时,晶粒突增到49nm。     

K~+掺杂对TiO_2晶型转变的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同K~+掺杂量的纳米TiO_2粉体,利用差热-热重、X衍射仪研究了不同煅烧温度、不同煅烧时间下K~+掺杂量对TiO_2凝胶相变过程的影响。研究结果表明,提高煅烧温度、延长煅烧时间可有效促进锐钛矿(Anatase)向金红石(Rutile)(A-R)的转变,K+掺杂抑制了锐钛矿向金红石的转变。     

高分子网络凝胶法制备Fe掺杂TiO2粉体的研究

以钛酸四丁酯和硝酸铁为原料,N-羟甲基丙烯酰胺为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法制备掺Fe的TiO2粉体,研究了Fe掺杂量和煅烧温度对TiO2粉体性能的影响。采用TG-DTA、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱分析(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了表征。结果表明,随着煅烧温度升高,TiO2晶粒尺寸增加;Fe的掺杂抑制晶粒的长大,促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。Fe的掺杂量和煅烧温度对其光吸收带边影响较大,在实验条件下,Fe的掺杂量为1.5%,煅烧温度为650℃,光吸收带边红移最明显。     

直流电弧等离子体法制备TiO2纳米超细粉

采用直流电弧等离子体法直接制备了晶态的TiO2纳米超细粉,粉体中的晶粒既有锐钛矿结构,也有金红石结构;既有单晶结构的TiO2,也有多晶结构的TiO2.当热处理温度低于600℃时,粉体颗粒的长大较为缓慢,粒径在20nm以下;温度高于700℃时,颗粒迅速长大,锐钛矿向金红石结构的转变明显;当温度达到800℃时,样品转变为单晶结构的金红石型TiO2,颗粒大小在40-120nm之间.     

Cr~(3+)掺杂TiO_2粉体的化学沉淀法制备条件优化

采用化学沉淀法制备Cr~(3+)掺杂TiO_2粉体,通过正交实验优化制备工艺,采用XRD、XPS和UV-Vis对TiO_2粉体的结构、表面状态和光吸收性能等进行了表征。结果表明,Cr~(3+)掺杂量对TiO_2粉体光吸收性能影响最为显著,随着Cr~(3+)掺杂量的增加,TiO_2的光吸收能力增强,禁带宽度减小;Cr~(3+)掺杂能部分取代Ti~(4+),促进锐钛矿相向金红石相的转变,同时导致TiO_2表面吸附一定数量的羟基。最优的制备条件为Cr~(3+)掺杂量1.0%(摩尔分数),煅烧温度500℃,反应温度为70℃,反应液pH值为10.0,此条件下获得的TiO_2粉体可见光性能最优。     

Cu掺杂金红石型TiO2 的制备及其光催化性能

用溶胶-凝胶法在650℃条件下,制备了Cu掺杂金红石型TiO₂光催化剂,使用XRD、SEM、TEM、XPS、BET、PL和DRS等手段对其晶体结构、表面形貌、元素组成与价态、比表面积和光学性质进行了表征。结果表明,纯TiO₂是少量锐钛矿与大量金红石组成的混晶,Cu掺杂有利于锐钛矿向金红石的转变,Cu掺杂TiO₂全部为金红石。Cu元素以+1价和+2价共存的形式存在于样品中。以罗丹明B为目标污染物、以氙灯为紫外可见光光源考察这种光催化剂的活性时发现,Cu掺杂降低了光催化活性,Cu掺杂能抑制光生电子与空穴的复合但是使光催化剂在紫外部分的吸收降低,即降低了材料的光催化活性。     

双微乳液法制备掺杂Fe~(3+)的纳米TiO_2及其光催化性能

为了研究双微乳液法在制备纳米级光催化剂的应用,以TiCl4和NH3.H2O为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵-正丁醇-环己烷-水微乳体系制备Fe3+掺杂纳米TiO2,对粉末的晶体结构进行X射线衍射表征,并以其对p-甲酚的降解考察其光催化活性。结果表明,在较小的掺杂量时,Fe3+掺杂量的提高可以提高TiO2的光催化活性,进一步提高掺杂量将引起光催化活性的降低;掺杂Fe3+可导致纳米TiO2的粒径减小;Fe3+的半径较小以及Fe2O3的熔点较低均有利于TiO2从锐钛矿向金红石的相变;当Fe3+掺杂摩尔分数为0.06%,煅烧温度为550℃时,纳米TiO2的光催化活性最高,此时形成TiO2的锐钛矿和金红石相的混晶;乳液中含水量也会影响晶相的组成和粒径大小,随着含水量增加产物中出现了一定比例的金红石相。     

热处理对溶胶-凝胶TiO2薄膜的晶相转变和性能影响

以钛酸丁酯（TPOT）为有机醇盐前驱体，采用溶胶－凝胶技术制备了TiO2溶胶。为测量方便起见，分别制备了凝胶粉体和薄膜，并对样品进行了不同温度的热处理。X射线衍射（XRD）、椭偏仪和紫外－可见光谱（UV－vis)的测量表明：随热处理温度的升高，TiO2的结构由非晶到锐钛矿再到金红石相转变，400℃为锐钛矿相，600℃开始出现金红石相，800℃完全转变为金红石相；晶粒尺寸随热处理温度的升高而逐渐增大，锐钛矿结构的晶粒尺寸范围是2.5-5.5nm，金红石结构的晶粒尺寸范围是5.9-6.8nm；TiO2薄膜的折射率随热处理温度的升高而增大，同时薄膜厚度降低；禁带宽度随热处理温度的升高而增大，同时薄膜厚度降低；禁带宽度随热处理温度升高而变窄，锐钛矿结构的禁带宽度为3.45eV，而金红石结构的禁带宽度为3.30eV。     

焙烧温度对1.0wt%Sm-TiO_2纳米粉体可见光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了经不同温度焙烧的1.0wt%Sm掺杂TiO_2纳米粉体(SmTiO_2)。通过对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同焙烧温度条件下制备的Sm-TiO_2样品对MB的光催化降解效果。结果表明,焙烧温度对Sm的实际掺杂效果影响不大,Sm掺入TiO_2后在表面存在Sm~(3+)和Sm~(2+)两种价态;Sm掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,抑制了光生e~-/h~+的复合;焙烧温度升高,样品中金红石相含量增加,晶粒尺寸增大。焙烧温度500℃时样品的吸收光谱阈值红移最大,光生e~-/h~+的复合率低,1.0wt%Sm-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6h内的降解率达96.86%,明显高于同类产品P25的降解率(56.52%)。     

铁氮共掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法与微波合成法相结合制备铁氮共掺杂的TiO2光催化剂。通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等对Fe-N-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝（MB）作为目标降解物,考察经不同温度热处理及不同掺铁量的样品对MB的降解效果。结果表明所制备的样品在700℃热处理5h后为锐钛矿相与金红石相混晶,样品的吸收阈值波长向可见光红移约45nm。铁氮共掺杂抑制了样品从锐钛矿相向金红石相的转变,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,热处理温度为600℃、掺铁量与TiO2摩尔比为1︰200条件下制备的样品,其光催化活性明显高于Degussa P25。     

高分子网络凝胶法制备Fe、Ce掺杂TiO2粉体的组织结构和光学性能研究

采用高分子网络凝胶法制备了Fe、Ce单掺和共掺TiO₂粉体，采用热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了研究。结果表明：与纯TiO₂相比，无论单掺还是共掺，TG变化基本上是一致的，但是掺杂后明显提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度。Fe、Ce离子的掺杂并未改变TiO₂的物相组成，Ce离子的掺杂会抑制锐钛矿向金红石的转变而Fe离子会促进转变进行。Fe、Ce单掺与共掺TiO₂,形貌无明显变化，掺杂后都可以细化TiO₂晶粒，从而增大粉体的比表面积。共掺比单掺可见光吸收性能要好，当掺杂量为1.0%Fe-0.5%Ce时，样品光吸收带边红移最明显，达到556.8nm。     

TiO2/CdS复合光催化剂的制备及结构研究

以钛酸四丁脂为原料、乙醇为溶剂、醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备CdS纳米颗粒改性TiO2光催化剂凝胶.系统地研究了干凝胶的热行为,在不同热处理温度下二氧化钛的晶体结构和二氧化钛热处理温度与晶粒度之间的关系.研究表明,670℃/3h焙烧后,TiO2由锐钛矿结构全部转变为金红石结构;当CdS的掺入量大于6%(mol)时,670℃/3h焙烧后,有CdTiO3新物相生成;CdS的掺入抑制了锐钛矿TiO2晶粒的长大和锐钛矿结构向金红石结构的转变.     

钌掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ru掺杂TiO_2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性。结果表明:Ru掺杂对TiO_2纳米粉体的微观形貌没有明显影响,但抑制了TiO_2锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大;Ru掺杂能轻微促进TiO_2表面活性基团TiOH的生成;Ru掺杂未改变TiO_2的吸收边带,但可大大提高TiO_2对可见光的吸收能力;Ru掺杂降低了TiO_2纳米粉体的可见光催化性能。     

Cu~(2+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为原料,以硝酸铜为铜源,利用溶胶-凝胶法原位制备铜离子掺杂TiO_2。考察催化剂降解亚甲基蓝的光催化性能,利用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱对其晶相结构与光响应性能进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃,铜掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,Cu~(2+)/TiO_2催化性能最佳。紫外光照射80min后,亚甲基蓝的降解率达到96.4%,为纯TiO_2的1.41倍。TiO_2的活性相为锐钛矿,金红石相出现时光催化活性降低。少量Cu~(2+)的修饰降低了TiO_2的平均晶粒半径,显著增强了TiO_2的光响应性能。     

热处理工艺对TiO2纳米管阵列结构及其光电性能的影响

通过阳极氧化法在钛箔上制备了TiO2纳米管阵列,在不同热处理工艺下使其晶化.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和结构进行了表征.结果表明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管经450~750℃热处理后为纳米晶结构,平均晶粒尺寸随退火温度升高而增大,相同温度下氮气气氛中热处理的TiO2平均晶粒尺寸小于空气气氛中热处理的TiO2.氮气气氛下退火可拓宽TiO2由锐钛矿型(Anatase)向金红石型(Rutile)结构转变的热处理温度范围,650℃以上退火处理后,TiO2纳米管中掺杂有少量的氮.光照开路电位测试和稳态极化曲线测试结果表明,在氮气气氛中、经650℃退火处理2 h制备的TiO2纳米管阵列电极光电响应性能最佳,此时TiO2为锐钛矿型和金红石型的混晶结构.